Анатомия и физиология спинного мозга человека

Анатомия и физиология спинного мозга человека

Анатомия спинного мозга человека

Спинной мозг входит в состав ЦНС. Спинной мозг расположен в позвоночном канале и представляет собой несколько сплюснутый спереди назад цилиндрический тяж, который вверху непосредственно переходит в продолговатый мозг, а внизу оканчивается коническим заострением на уровне второго поясничного позвонка; имеет два утолщения: верхнее – шейное и нижнее – поясничное. Из этих утолщений  более обширное поясничное, но более дифференцированное шейное, что связано с более сложной иннервацией руки, как органа труда.

Из спинного мозга по обеим сторонам выходят продольными рядами передние (двигательные) и задние (чувствительные) корешки спинномозговых нервов. На некотором расстоянии спинного мозга двигательный корешок сливается с чувствительным и они вместе образуют ствол спинномозгового нерва. В межпозвоночных отверстиях, вблизи соединения обоих корешков, задний корешок имеет утолщение – спинномозговой узел, содержащий чувствительные нейроны, с одним отростком, который делится затем на две ветви: одна из них – центральная, идёт в составе заднего корешка в спинной мозг, другая – периферическая, продолжается в спинномозговой нерв.

Вследствие того, что спинной мозг короче позвоночного канала, место выхода корешков не соответствует уровню межпозвоночных отверстий. Чтобы пройти через последние, корешки направляются в стороны не только от мозга, но ещё и вниз, при этом, чем отвеснее, тем ниже они отходят от спинного мозга.

Внутреннее строение спинного мозга.

Спинной мозг состоит из серого вещества, содержащего, преимущественно тела нервных клеток, и белого вещества, слагающегося из нервных волокон. Серое вещество заложено внутри спинного мозга и окружено со всех сторон белым веществом. Серое вещество образует две вертикальные колонны, помещённые в правой и левой половине спинного мозга. В середине его заложен узкий центральный канал спинного мозга, проходящий по всей длине последнего, и содержащий спинномозговую жидкость. Центральный канал является остатком полости первичной нервной трубки. Вверху он сообщается с желудочком.

В каждой колонне серого вещества различают два столба: передний и задний. На поперечных разрезах спинного мозга эти столбы имеют вид рогов: переднего расширенного, и заднего заострённого. Благодаря этому вид серого вещества, выделяющегося на фоне белого вещества, напоминает букву «Н». Серое вещество состоит из нервных клеток, группируется в ядра, расположение которых в основном соответствует сегментарному строению спинного мозга. Передний и задний рога связаны между собой зоной серого вещества, которая в грудном и поясничном отделах спинного мозга особенно выражен и выступает в виде бокового рога. Вследствие этого в названных отделах серое вещество на поперечном разрезе приобретает вид бабочки. В боковых рогах заложены клетки, иннервирующие вегетативные органы. Аксоны клеток проходят в передних рогах, и выходят из спинного мозга в составе передних корешков.

Белое вещество спинного мозга  состоит из нервных волокон. Выделяют три системы нервных волокон: короткие пучки волокон, соединяющие участки спинного мозга, длинные чувствительные  восходящие волокна; длинные двигательные нисходящие волокна.

Первая система относится к собственному  аппарату спинного мозга, а остальные две составляют проводниковый аппарат двухсторонних связей с головным мозгом. Нервные волокна группируются в пучки, а из пучков составляют видимые невооружённым взглядом  задний, боковой и передний. В заднем лежат пучки восходящих нервных волокон, в переднем - нисходящих нервных волокон, в боковом  и те и другие.

Спинной мозг одет тремя  соединительными оболочками: твёрдой, паутинной и сосудистой. Последние две называются ещё мягкой оболочкой. Вверху все три оболочки продолжаются в такие же оболочки головного мозга. Между паутинной оболочкой и сосудистой находится подпаутинное пространство, содержащее спинномозговую жидкость. Этя жидкость находится в сообщении с жидкостью надпаутинных пространств головного мозга и мозговых желудочков.

Физиология спинного мозга человека

Спинному мозгу присущи две функции: рефлекторная и проводниковая. Как рефлекторный центр спинной мозг способен осуществлять сложные двигательные и вегетативные рефлексы. Рефлекс – это ответная реакция организма на раздражение при участии ЦНС.Афферентными - чувствительными - путями он связан с рецепторами, а эфферентными - со скелетной мускулатурой и всеми внутренними органами. Длинными восходящими и нисходящими путями спинной мозг соединяет двусторонней связью периферию с головным мозгом. Афферентные импульсы по проводящим путям спинного мозга проводятся в головной мозг, неся ему информацию об изменениях во внешней и внутренней среде организма. По нисходящим путям импульсы от головного мозга передаются к эффекторным нейронам спинного мозга и вызывают или регулируют их деятельность.

Рефлекторная функция.

Нервные центры спинного мозга являются сегментарными, или рабочими, центрами. Их нейроны непосредственно связаны с рецепторами и рабочими органами. Кроме спинного, мозга, такие центры имеются в продолговатом и среднем мозге. Надсегментарные центры, например промежуточного мозга, коры больших полушарий, непосредственной связи с периферией не имеют. Они управляют ею посредством сегментарных центров. Двигательные нейроны спинного мозга иннервируют все мышцы туловища, конечностей, шеи, а также дыхательные мышцы - диафрагму и межреберные мышцы.

В верхнем грудном сегменте, находится симпатический центр расширения зрачка, в пяти верхних грудных сегментах - симпатические сердечные центры. В крестцовом отделе спинного мозга заложены парасимпатические центры, иннервирующие органы малого таза (вегетативных центров. В боковых рогах грудного и верхних сегментах поясничного отделов спинного мозга расположены спинальные центры симпатической нервной системы, иннервирующие сердце, сосуды, потовые железы, пищеварительный тракт, скелетные мышцы, т.е. все органы и ткани организма. Именно здесь лежат нейроны, непосредственно связанные с периферическими симпатическими ганглиями. Рефлекторные центры мочеиспускания, дефекации, эрекции, эякуляции).

Помимо двигательных центров скелетной мускулатуры, в спинном мозге находится ряд симпатических и парасимпатических

Спинной мозг имеет сегментарное строение. Сегментом называют такой отрезок, который дает начало двум парам корешков. Если у лягушки перерезать на одной стороне задние корешки, а на другой передние, то, лапки на стороне, где перерезаны задние корешки, лишаются чувствительности, а на противоположной стороне, где перерезаны передние корешки, окажутся парализованными.

Следовательно, задние корешки спинного мозга являются чувствительными, а передние - двигательными.

  В опытах с перерезкой отдельных корешков было установлено, что каждый сегмент спинного мозга иннервирует три поперечных отрезка, или метамера, тела: свой собственный, один выше и один ниже. Следовательно, каждый метамер тела получает чувствительные волокна от трех корешков и, для того чтобы лишить чувствительности участок тела, необходимо перерезать три корешка (фактор надежности). Скелетные мышцы также получают двигательную иннервацию от трех соседних сегментов спинного мозга.

       Каждый спинальный рефлекс имеет свое рецептивное поле и свою локализацию (место нахождения), свой уровень. Так, например, центр коленного рефлекса находится во II - IV поясничном сегменте; ахиллова - в V поясничном и I - II крестцовых сегментах; подошвенного - в I - II крестцовом, центр брюшных мышц - в VIII - XII грудных сегментах. Важнейшим жизненно важным центром спинного мозга является двигательный центр диафрагмы, расположенный в III - IV шейных сегментах. Повреждение его ведет к смерти вследствие остановки дыхания.

       Для изучения рефлекторной функции спинного мозга приготовляют спинальное животное - лягушку, кошку или собаку, делая поперечную перерезку спинного мозга ниже продолговатого. Спинальное животное в ответ на раздражение осуществляет оборонительную реакцию - сгибание или разгибание конечности, чесательный рефлекс - ритмическое сгибание конечностей, проприоцептивные рефлексы. Если спинальную собаку поднять за переднюю часть туловища и слегка надавить ей на подошву задней лапки, то возникает шагательный рефлекс - ритмическое, поочередное сгибание и разгибание лап.

        Проводниковая функция.

Спинной мозг выполняет проводниковую функцию за счет восходящих и нисходящих путей, проходящих в белом веществе спинного мозга. Эти пути связывают отдельные сегменты спинного мозга друг с другом, а также с головным мозгом.

       Спинальный шок. Перерезка или травма спинного мозга вызывает явление, получившее название - спинального шока (шок в переводе с английского означает удар). Спинальный шок выражается в резком падении возбудимости и угнетении деятельности всех рефлекторных центров спинного мозга,расположенных ниже места перерезки. Во время спинального шока раздражители, обычно вызывающие рефлексы, оказываются недействительными. Укол лапы не вызывает сгибательного рефлекса. В то же время деятельность центров, расположенных выше перерезки, сохраняется. Обезьяна, которой перерезка спинного мозга была сделана в области верхних грудных сегментов, после того как пройдет наркоз, передними лапами берет банан, чистит его, подносит ко рту и съедает. После перерезки исчезают не только скелетно-моторные рефлексы, но и вегетативные. Снижается кровяное давление, отсутствуют сосудистые рефлексы, акты дефекации и микции (мочеиспускания).

         Продолжительность шока различна у животных, стоящих на различных ступенях эволюционной лестницы. У лягушки шок продолжается 3 - 5 мин, у собаки - 7 - 10 дней, у обезьяны - больше 1 месяца, у человека - 4 - 5 мес. Шок у человека нередко наблюдается как последствие бытовых или военных травм. Когда шок проходит, рефлексы восстанавливаются.

         Причиной спинального шока является выключение вышерасположенных отделов головного мозга, оказывающих на спинной мозг активирующее влияние, в котором большая роль принадлежит ретикулярной формации ствола мозга.

                             Модальность и интенсивность ощущений.

         Мода́льность (от лат. modus — способ) — принадлежность отражаемого раздражителя к определенной сенсорной системе; качественность определенности ощущений. Модальность обусловлена строением органов чувств и особенностями среды, воздействующей н

         Список модальностей:

          1.Визуальная

          2.Аудиальная

          3.Кинестетическая

          4.Болевая и другие.

        Модальность — одно из основных свойств ощущений, их качественная характеристика. Модальные характеристики ощущений, в отличие от других их характеристик (пространственных, временных, интенсивностных), отражают свойства объективной реальности в специфически закодированной форме (длина световой волны отражается как цвет, частота звуковых волн — как тон и т. д.). Понятие модальности наряду с ощущениями относится и ко многим другим психическим процессам, описывая качественные характеристики когнитивных (познавательных) образов любого уровня и сложности. С другой стороны, является ли модальность свойством раздражителя или рецептора - большой вопрос. В философии он формулируется так: пахнет ли роза, если нет рядом человека?

         Физиологической основой ощущений является деятельность сложных анатомических структур, названных И. П. Павловым анализаторами. Анализатор –

анатомофизиологический аппарат для приёма воздействий из внешней и внутренней среды и пераработки их в ощущения. Каждый аппарат состоит из трёх частей:

1.      Периферический отдел называется рецептором (воспринимаемая часть анализатора, специализированное нервное окончание, его основная функция- трансформация внешней энергии в нервный процесс).

2.      Проводящие нервные пути (афферентный отдел передаёт возбуждение в центральный отдел, по эфферентному отделу передаётся ответная реакция из центра к периферии).

3.      Ядро анализатора – корковые отделы анализатора (их ещё называют центральный отдел анализаторов), в которой происходит переработка нервных импульсов, приходящих из периферических отделов. Корковая часть каждого анализатора включает в себя область, представляющую собой проекцию периферии, т.е. проекцию органа чувств в коре головного мозга, т.к. определённым рецепторам соответствуют определённые участки коры.

Условия возникновения ощущений

   Для возникновения ощущений необходимо задействовать все составные части анализатора. Если разрушить любую из частей анализатора возникновение соответствующих ощущений становится невозможным. Так зрительные ощущения прекращаются и при повреждении глаз, и при разрушении затылочных долей обоих полушарий. Кроме того, чтобы ощущения возникли, необходимо наличие ещё двух условий:

1)            Источник раздражения (раздражитель)

2)            Среда или энергия, которая распределяется в средстве от источника до субъекта.

   Так, например, в вакууме не бывает слуховых ощущений. Кроме того, энергия, которая излучает источник, может быть настолько малой, что человек не ощущает её, но она может быть зарегистрирована приборами.Таким образом, энергия, чтобы стать ощутимой, должна достичь определённой величины порогов анализаторской системы.

   Также субъект может находится в состоянии бодрствования, а может и спать. Это следует учитывать. Во сне существенно повышаются пороги анализаторов.

   Таким образом ощущение – это психическое явление, которое является результатом взаимодействия источника энергии с соответствующим анализатором человека. При этом имеется ввиду элементарный, единичный источник энергии, создающий однородное ощущение (света, звука и т.д.). Таким образом, необходимо существование пяти условий:

      Рецепторы

      Ядро анализатора (в коре головного мозга)

      Проводящие пути (с направления потоков импульсов)

      Источник раздражения

      Среда или энергия (от источника до субъекта)

   Следует отметить, что ощущения человека – это продукт исторического развития, и поэтому они качественно отличаются от ощущений животных. У животных развитие ощущения целиком и полностью ограничено полностью их биологическими потребностями, у человека – не ограничена. Труд создал у него несравненно более широкий, чем у животных, круг потребностей, постоянно развивать способности человека, в том числе и способность ощущать. Поэтому человек может ощущать гораздо больше, чем животное.

    Следует отметить, что ощущения являются не только источником наших знаний о мире, наших чувств и эмоций. Простейшая форма эмоционального переживания – это так называемый чувственный, или эмоциональный тон ощущения, т.е. чувство непосредственно связано с ощущением. Например, хорошо известно, что некоторые цвета, звуки, запахи могут сами по себе, независимо от их значения, от воспоминаний и мыслей, связанных с ними, могут вызвать у нас приятное или неприятное чувство. Звук красивого голоса, вкус апельсина, запах розы – приятны, имеют положительный эмоциональный тон. Скрип ножа по стеклу, запах сероводорода, вкус хины – неприятны, имеют отрицательный эмоциональный тон. Такого рода простейшие эмоциональные переживания играют сравнительно незначительную роль в жизни взрослого человека, но с точки зрения происхождения и развития эмоций их значение очень велико.

Классификация ощущений

    Существуют различные подходы к классификации ощущений. Издавна принято различать пять (по количеству органов чувств) основных видов ощущений: обоняние, вкус, осязание, зрение и слух.

    Эта классификация ощущений по основным модальностям является правильной, хотя и не исчерпывающей. А. Г. Ананьев говорил об одиннадцати видах ощущений. Ф. Р. Лурия считал, что классификация, по крайней мере, может быть проведена по двум признакам: принципиально – систематическому, и генетическому ( иначе говоря по по принципу модальности с одной стороны, и по принципу сложности или уровня их построения - с другой).

      Систематически классификация ощущений была предложена английским физиологом Ч. Шеррингтоном. Рассматривая наиболее крупные и существенные группы ощущений. Он разделил их на три основных типа: интероцептивные, проприоцептивные, и экстероцептивные.

       Интероцептивные ощущения – сигнализируют о состоянии внутренних процессов организма, возникающих благодаря рецепторам, находящихся на стенках желудка и кишечника, сердца и кровеносной системы и внутренних органов. Это наиболее древняя и элементарная группа ощущений. Рецептор, воспринимающий информацию о состоянии внутренних органов, мышц и т.д., называется внутренним рецептором. Интероцептивные ощущения относят к числу наименее осозноваемых, наиболее диффузных форм ощущений, всегда сохраняющих свою близость к эмоциональным состояниям. Их ещё называют органическими.

        Проприоцептивные ощущения– передают сигналы о положении тела в пространстве и составляют афферентную основу движения человека, играя решительную роль  в их регуляции. Описываемая группа ощущений включает ощущение равновесия или  статистическое ощущение, а также двигательное или кинетическое.

       Периферические рецепторы проприоцептивной чувствительности находятся в мышцах и суставах и называются тельцами Паччини. Периферические рецепторы ощущения равновесия расположены в полукружных каналах внутреннего уха.

        Экстероцептивные ощущения – доводят до человека информацию из внешнего мира и являются основной группой ощущений, связывающей человека с внешней средой. Всю группу экстероцептивных ощущений принято условно разделять на две группы: контактные и дистантные ощущения.

         Контактные – вызываются непосредственно воздействием объекта на органы чувств (вкус и осязание).

          Дистантные – отражают качества объектов, находящихся на некотором расстоянии от органов чувств ( слух и зрение).

       Следует заметить, что обоняние, по мнению многих авторов занимает двойственное положение, поскольку формально обонятельные ощущения возникают на расстоянии от предмета. Но в тоже время молекулы, характеризуют запах предмета, с которым происходит контакт обонятельного рецептора, несомненно, принадлежит данному предмету. В этом и заключается двойственность положения.

        Поскольку ощущения возникают в результате воздействия определённого физического раздражителя на соответствующий рецептор, то первичная классификация ощущений. Рассмотренная нами, исходит, естественно из типа рецептора, который даёт  ощущение данного качества или модальности. Однако существуют  ощущения, которые не могут быть связаны с какой – либо модальностью. Такие ощущения называются интермодальными. К ним относятся, например, вибрация чувствительности, которая связывает тактильно – моторную и слуховую сферы.

       Ощущения вибрации – это чувствительность к колебаниям, вызываемым движущимся телом. По мнению большинства исследователей, вибрационное чувство является промежуточной, переходной формой между тактильной и слуховой чувствительностью.

Ощущения, являясь самым простым видом психических процессов, на самом деле весьма сложны и в полной мере не изучены.

Основные свойства ощущений

       Каждое ощущение возникает и развивается по определенным закономерностям. Однако все чувства имеют много общего:

      Качество

      интенсивность

      Продолжительность

      Пространственная локализация

Отличительные особенности ощущений - адаптация, синестезия, сенсибилизация, ловкость и взаимодействие.

        Качество ощущений - это особенность, которой одно чувство отличается от других, например цветной тон, особенности слуховых, обонятельных, вкусовых ощущений и т.д. Качество ощущений вызывается специфическими видами раздражителей, поступающих извне в органы чувств. Она обусловливается строением органа ощущение, способной отражать влияние энергии внешнего мира.

        Интенсивность ощущений - это количественная характеристика ощущений, то есть большая или меньшая сила их обнаружения. Интенсивность ощущений зависит от силы раздражителя, которые вызывает. Но эта зависимость довольно сложна и имеет определенные закономерности. Среди них прежде оказываются чувствительность анализатора и пороги этой чувствительности.

         Под чувствительностью понимают способность анализатора реагировать на действие адекватного раздражителя, чувствовать его. Специальные психологические и физиологические исследования показали, что адекватный раздражитель вызывает ощущение, когда интенсивность его действия, его сила достигает определенного уровня, порога. Пидпорогова сила раздражителя ощущения не вызывает. Итак, порогом ощущения называют такой уровень интенсивности раздражителя, который способен вызвать чувство. Различают пороги абсолютный и разрозненный, или дифференциальный.

         Абсолютный порог бывает нижний и верхний. Нижний порог характеризует минимальную силу раздражителя, способная вызвать у человека чувство. Этот порог характеризует меру остроты чувствительности анализатора к адекватному раздражителя. Ее можно измерить. Если абсолютный порог обозначить Р, а абсолютное чувствительность - Е, то связь абсолютной чувствительности и абсолютного порога можно выразить формулой Е = 1 / Р. Например, если индивид чувствует тиканье часов на расстоянии 5 метров, то порог его слуховой чувствительности Е = 1 / 5. Если тиканье часов человек различает на расстоянии 8 метров, то нижний порог слухового ощущения Е = 1 / 8. Следовательно, порог слухового ощущения второго человека лучше, чем первой.

         Верхний порог чувствительности - это та максимальная сила раздражителя, которая еще вызывает адекватное ощущения. Дальнейшее увеличение его силы вызывает неадекватное чувство - болевое или какое другое.

        Абсолютная чувствительность и величина порога ощущения находятся в обратной зависимости. Чем выше чувствительность, тем ниже порог чувствительности, и наоборот, при слабой чувствительности порог ощущения растет, то есть нужна большая интенсивность раздражителя, чтобы вызвать ощущение его действия.

        Порог ощущения зависит от многих индивидуальных особенностей человека - врожденные (тип нервной системы, чувствительность анализатора) и приобретенных (труд, условия воспитания, состояние здоровья). Надлежащие условия жизни, труд, воспитание способствуют развитию той или иной чувствительности, а неблагоприятные вызывают ее угасание. Отдаление верхнего абсолютного порога от нижнего характеризует диапазон чувствительности личности. В преклонном возрасте этот диапазон значительно уменьшается.

         Кроме абсолютного порога ощущения различают еще порог различения, или дифференциальный порог. Он заключается в способности чувствовать малейшую разницу в интенсивности двух действующих раздражителей, дифференцировать раздражители по силе, размещать их по силе от слабого до сильного. Исследованиями доказано, что дифференциальная чувствительность, способность различать интенсивности раздражителей является закономерной.

        Французский физик П. Бугер доказал, что замечена разница в яркости света - величина постоянная по выходному. Она равна 1 / 100 выходной величины яркости. Так, чтобы заметить разницу между каким светом и светом мощностью 200 Вт, надо, чтобы оно увеличилось на 1 / 100 своей яркости. Такой будет яркость источника света мощностью 202 Вт. Немецкий физиолог Э. Вебер показал, что ощущение разницы в весе двух предметов равна 1 / 30 веса исходного предмета.

        Например, чтобы почувствовать разницу веса 100 г, нужно до 100 г добавить 1 / 30 этого веса, то есть 3,4 г. Также доказано постоянство отношение разности выходного и сравниваемого с ним другого раздражителя, чтобы почувствовать между ними разницу в интенсивности, и для других анализаторов.

        Для звуковой чувствительности эта разница равна 1 / 10, для вкусовой - 1 / 6 - 1 / 10, для обонятельной - 1 / 4 - 1 / 3.

        Чувствительность к разнице силы раздражителей, как и абсолютное чувствительность, находится в обратной зависимости. При лучшей чувствительности ее порог меньше, а при слабой - больше, то есть в первом случае разница будет меньше, а во втором - больше.

        Физиологическим основой дифференциального порога является процесс торможения.

        Чувствительность к различению силы раздражителей имеет большое значение во многих разновидностях профессиональной деятельности - музыкальной, харчопромисловий, в обработке материалов (дерева, металла, пластмассы).

         Ощущение силы раздражителя может повышаться и снижаться.

         Снижение чувствительности вызывается адаптацией, т.е. приспособлением органа чувств к раздражителя. Орган зрения, приспосабливаясь к яркому свету, снижает свою чувствительность, а в темноте она более чем в 200 тысяч раз повышается. Явление адаптации заметно проявляется в тактильной, обонятельной, слуховой чувствительности. В болевой лазер чувствительности она оказывается значительно меньшей степени. Адаптация анализатора к силе раздражителя имеет как положительное, так и отрицательное значение. В одних случаях уменьшение ощущение силы раздражителя способствует жизнедеятельности (адаптация к сильным звуков, незначительная адаптация к состоянию организма в пространстве), а в других - наносит значительный ущерб (обонятельная адаптация в условиях загазованного среды.

          В отличие от адаптации анализатора к раздражителя можно наблюдать увеличение чувствительности или сенсибилизацию к раздражителя.

          Если тщательно, внимательно всматриваться, вслуховуватися, смаковать, то чувствительность к свойствам предметов и явлений становится более четкой, яркой - предметы и их качества гораздо лучше различаются.

          Деятельность анализаторов не является изолированной - они взаимодействуют. Это взаимодействие проявляется по-разному: в одних случаях как синестезия чувств, например, чувство цветности звука ("малиновый звон"), теплоты цветов - "холодные" или "горячие" тона цветов и т.п., а в других - как увеличение или уменьшение чувствительности одних раздражителей под действием других. Доказано, что освещение глаза повышает слуховую чувствительность, а слабые звуки повышают зрительную чувствительность, холодное омовение председателя повышает чувствительность к красному и др.

          В ощущениях происходит последействие в анализаторах. Это явление объясняется определенной инертностью нервных процессов, которая вызывается до того, что ощущение раздражителя (зрительный, осязательный, слухового и т.д.) продолжается некоторое время после прекращения его действия. Ощущение света, например, некоторое время продолжается, когда лампу выключен, ощущение давления предмета на плечи продолжается после того, как его уже скинули. В зрительной чувствительности последействие в анализаторе проявляется в последовательных образах, в смешении цветов.

9